Grado en Ingeniería Mecánica

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Plaza abierta en Olvera, PAO
(2025-11-21) Cantalejo Bocanegra, Juan Manuel; Lebrato Martínez, Julián; Ingeniería Química
Este proyecto tiene como objeto la transformación de un espacio urbano de Olvera (Cádiz) en una plaza naturalizada e inclusiva. La iniciativa responde a la falta de vegetación en una zona muy edificada. La obra principal consistirá en un jardín vertical situado en la fachada trasera de la Biblioteca Municipal. Para determinar el tipo de jardín más adecuado, se ha realizado un estudio de todos los factores influyentes. Se incorporarán un escenario y otros elementos de mobiliario urbano. Para su diseño y construcción se fomentará la participación de todos los sectores de la población. Se pretende conseguir un impacto positivo a nivel ambiental, social y cultural.
Climatización con hidrógeno renovable: diseño y viabilidad económica para un concesionario de vehículos
(2025-11-07) Pérez Torres, Pablo José; Morón Romero, María del Carmen; Física Aplicada I
El hidrógeno se postula como una solución clave para avanzar hacia un modelo energético más sostenible, especialmente en el contexto europeo y español. Este trabajo analiza la viabilidad económica y ambiental de un sistema renovable en un concesionario de Linares (Jaén), basado en paneles fotovoltaicos que alimentan la climatización en verano y, mediante electrólisis, producen hidrógeno verde. Este se almacenará y se utilizará en invierno en una pila de combustible para cubrir la demanda de calefacción. El estudio incluye el dimensionamiento del sistema y el cálculo de indicadores económicos (VAN, TIR y payback), así como el impacto ambiental en términos de reducción de emisiones.
Una aproximación teórica y numérica en el análisis del Efecto Porpoising
(2025-09-18) Costa, Lorenzo da; Carmona Centeno, Victoriano; Matemática Aplicada II
Este trabajo presenta una visión general del papel que desempeñan las ecuaciones diferenciales en la modelización matemática de fenómenos físicos reales, con un enfoque particular en el estudio del efecto porpoising. Este efecto consiste en una oscilación vertical periódica que afecta la estabilidad y el rendimiento de los coches de Fórmula 1, que a su vez puede poner en peligro la integridad física de los pilotos. El análisis se basa en el modelo propuesto por Alessandro Fonda y Pedro J. Torres en su artículo Periodic solutions of discontinuous second order differential equations: The porpoising effect [1]. El estudio comienza con la exploración de sistemas físicos fundamentales—en particular, el modelo masa-resorte—para ilustrar su comportamiento a partir de una ecuación diferencial. Se presta especial atención al fenómeno de la resonancia, ya que este fenómeno, aunque con diferentes características al que sucede en el sistema masa/resorte, es el que explica el efecto porpoising bajo este modelo. Comprender el efecto porpoising requiere la aplicación de modelos dinámicos avanzados. El modelo propuesto por Fonda y Torres[1] presenta una ecuación diferencial ordinaria definida a trozos que arroja luz sobre los principales factores que contribuyen a este efecto y su relación con el efecto suelo. Su trabajo constituye un enfoque teórico y cualitativo del fenómeno.
Estudio sobre la viabilidad técnica del uso de una microturbina de hidrógeno como sistema de propulsión para camiones de larga distancia
(2025-09-05) García Álvarez, Jorge; Crespi, Francesco Maria; González-Almenara, Rafael; Ingeniería Energética
El objeto del presente proyecto es la realización de un estudio preliminar sobre la viabilidad técnica de un sistema de propulsión de camiones pesados, basado en el uso de una microturbina de gas, implementando el hidrógeno como combustible. Para ello, se ha propuesto un sistema donde la turbina trabaja a régimen constante, alimentando a una batería que a su vez actúa como sistema de apoyo, amortiguando así las variaciones en la demanda del motor eléctrico. Durante el estudio se ha procedido al dimensionamiento de los principales componentes del sistema, como son la microturbina, batería, el propio motor eléctrico y el depósito de combustible. Para ello se ha partido del análisis detallado de una ruta de larga distancia típica, seleccionada a partir de la información obtenida sobre el volumen del tráfico y su importancia en cuanto al transporte de mercancías. Además, se ha tratado de definir una ruta con un perfil altimétrico variable, que permita analizar el consumo y necesidades del camión en diferentes situaciones. De esta forma, la principal ruta que cumple con dichas características es la conocida como “Ruta del Mediterráneo”, que transcurre principalmente por la autopista AP-7 desde Algeciras hasta la frontera con Francia en La Junquera. De dicha ruta se ha extraído el perfil de alturas, que posteriormente ha permitido calcular la fuerza gravitacional que actúa sobre el camión, y que será la más determinante en el dimensionado de la microturbina. Del mismo modo, también ha influido en la selección de los parámetros para el cálculo del resto de fuerzas actuantes. Por otro lado, se han comparado los resultados obtenidos con sistemas basados en la pila de combustible, tecnología predominante en el mercado en cuanto a uso de hidrógeno como combustible se refiere. Además, se ha planteado la opción de integrar un Ciclo Orgánico Rankine (en adelante, ORC) al sistema original para mejorar sus prestaciones. A lo largo de la realización del presente estudio, y dado su carácter preliminar, diferentes constantes y datos que se deberían haber obtenido de forma empírica o ser proporcionados por los fabricantes se han extraído de la bibliografía, la cual se irá detallando a lo largo del mismo, tratando siempre de seleccionar valores cercanos a la realidad y que permitan tener un cierto factor de seguridad. Por tanto, el proyecto no incluye el diseño en detalle de cada componente ni la validación experimental del modelo propuesto. Esto es así porque no se busca un diseño exacto del sistema, sino comprobar su viabilidad como alternativa a las tecnologías actuales y corroborar la hipótesis de partida. Permitiendo así ser la antesala de un futuro proyecto en el que realizar un diseño en detalle del mismo. De esta forma, se ha estimado que la microturbina deberá generar una potencia de 150 kW de forma constante, que junto con una batería de 540 kWh proporcionan una autonomía de 400km aproximadamente, aprovechando así la parada obligatoria que deben realizar los conductores para el repostaje. Del mismo modo se ha obtenido que la potencia del motor eléctrico debe ser de al menos 400kW para poder soportar los picos de demanda. Para ello, se ha realizado un análisis de la variación de esta potencia en función de la velocidad del camión. Por último, también se ha dimensionado el depósito de hidrogeno, estableciendo su capacidad en aproximadamente 80kg y fijando su presión de suministro en 700 bar. Además, se ha verificado que tanto el tanque de hidrogeno como la batería pueden integrarse en el vehículo.
Proyecto de reforma de vehículo Land Rover Defender 2.5 TD
(2025-07) Gómez González-Serna, Ángel; Torres García, Miguel
La industria del automóvil es una de las más grandes en España. Según el Instituto Nacional de Estadística (INE), en 2024 el sector contó con más de dos millones de trabajadores, produciendo aproximadamente la décima parte del Producto Interior Bruto (PIB) del país. Este proyecto surge como una simulación del trabajo de un ingeniero mecánico en el sector del automóvil, abarcando todo el proceso que conlleva la reforma de un vehículo. Principalmente, la labor del ingeniero en un proyecto de esta naturaleza es asegurar que, tras los cambios realizados en el vehículo, se siguen cumpliendo la reglamentación del Manual de Reformas de Vehículos, documento realizado en 2023 por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (actualmente Ministerio de Industria y Turismo) que establece los requisitos y procedimientos necesarios para legalizar modificaciones realizadas en vehículos en España, garantizando su seguridad y cumplimiento normativo. De este modo, el vehículo es apto para circular por las vías y terrenos públicos aptos para la circulación. Para comenzar el proyecto, se realiza una breve introducción sobre el Reglamento General de Vehículos, que establece los requisitos técnicos de circulación, las reformas, la documentación y las homologaciones. Además, propone una clasificación de vehículos diferente a las categorías a nivel europeo. Posteriormente, se aborda la memoria descriptiva del proyecto, en la que se presentan las diferentes reformas que se aplican en el modelo de vehículo objeto de este proyecto, el Land Rover Defender 2.5 TD. La industria del automóvil es una de las más grandes en España. Según el Instituto Nacional de Estadística (INE), en 2024 el sector contó con más de dos millones de trabajadores, produciendo aproximadamente la décima parte del Producto Interior Bruto (PIB) del país. Este proyecto surge como una simulación del trabajo de un ingeniero mecánico en el sector del automóvil, abarcando todo el proceso que conlleva la reforma de un vehículo. Principalmente, la labor del ingeniero en un proyecto de esta naturaleza es asegurar que, tras los cambios realizados en el vehículo, se siguen cumpliendo la reglamentación del Manual de Reformas de Vehículos, documento realizado en 2023 por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (actualmente Ministerio de Industria y Turismo) que establece los requisitos y procedimientos necesarios para legalizar modificaciones realizadas en vehículos en España, garantizando su seguridad y cumplimiento normativo. De este modo, el vehículo es apto para circular por las vías y terrenos públicos aptos para la circulación. Para comenzar el proyecto, se realiza una breve introducción sobre el Reglamento General de Vehículos, que establece los requisitos técnicos de circulación, las reformas, la documentación y las homologaciones. Además, propone una clasificación de vehículos diferente a las categorías a nivel europeo. Posteriormente, se aborda la memoria descriptiva del proyecto, en la que se presentan las diferentes reformas que se aplican en el modelo de vehículo objeto de este proyecto, el Land Rover Defender 2.5 TD. En definitiva, el sector del automóvil en España es muy grande, complejo y cuenta con la participación de numerosos profesionales especializados formado por ingenieros, fabricantes, talleres de reparaciones, estaciones de inspección técnica de vehículos, instituciones estatales que establecen reglamentos y normativas a cumplir, y un largo etcétera. De este modo, las instituciones imponen leyes, reglamentos y normas; los ingenieros deben asegurarse de que el proceso de reforma se realiza según lo estipulado en la ley; las inspecciones técnicas de vehículos se realizan para comprobar el estado del automóvil con el paso del tiempo; los fabricantes realizan los vehículos de acuerdo con la normativa; y los talleres se encargan de realizar las modificaciones deseadas y sustituir las piezas dañadas. Se puede afirmar que el motivo por el que es necesario hacer tantos trámites es velar por la seguridad de las personas en la carretera. Ésta, además, es la única función que tienen en común todos y cada uno de los componentes del sector del automóvil.
Modelo propulsivo de un buque alimentado con combustibles renovables: Análisis del impacto ambiental en una ruta real de transporte
(2025-07) Bocanegra Calderón, Pedro; Serrano Reyes, Javier; Ingeniería Energética
Este Trabajo de Fin de Grado muestra el desarrollo de un modelo propulsivo de un buque naval, para poder evaluar el impacto ambiental y condiciones energéticas a lo largo de una ruta real de transporte. Para ello se partirá de dos combustibles diferentes como son el combustible pesado y el hidrógeno, la apuesta más limpia. Todo ello tras describir el panorama energético actual. Este estudio comprenderá el cálculo mecánico en cuanto al movimiento de la embarcación, para llegar a un análisis tanto de consumo como emisiones de ambos combustibles. Se hará uso del software Matlab, con el que se obtendrán resultados continuados en el tiempo. Los análisis realizados evidencian que la incorporación de combustibles alternativos de origen renovable en la propulsión naval permite una disminución notable de las emisiones vinculadas al cambio climático, en particular del dióxido de carbono, aunque persistan los óxidos de nitrógeno. En conjunto, los resultados respaldan la viabilidad técnica y ambiental de adoptar tecnologías de propulsión más sostenibles en el transporte marítimo, siempre que se consideren también los desafíos asociados a su implementación.
Diseño y dimensionamiento de una instalación hidráulica para el estudio de pérdidas de carga y ensayos de bombas rotodinámicas
(2025-07) Artos Brenes, Alejandro; Serrano Reyes, Javier; Ingeniería Energética
Este Trabajo de Fin de Grado presenta el diseño y análisis de una instalación hidráulica para el ensayo de bombas rotodinámicas en distintas condiciones. Se estudia el comportamiento de la bomba seleccionada frente a cinco líneas de conducción con variaciones en diámetro, material y accesorios. A través de herramientas computacionales como MATLAB, se calculan pérdidas de carga, curvas características y puntos de funcionamiento. El estudio incluye simulaciones con acoplamientos de bombas en serie, paralelo y montaje mixto. Se aplica normativa técnica vigente para asegurar la validez del modelo. Se busca una instalación reproducible, funcional y didáctica para su uso en prácticas universitarias. El resultado ofrece una base sólida para futuras validaciones experimentales.
Modelo de batería húmeda en Python
(2025-07) Rivas Asencio, Pablo; Coronel Toro, Juan Francisco; Ingeniería Energética
El presente Trabajo de Fin de Grado tiene como objetivo la implementación mediante el lenguaje de programación Python de un modelo simplificado de batería húmeda. El modelo simula el comportamiento de la batería en condiciones tanto húmedas como secas, a partir de un conjunto de datos previamente ensayados de los que se sabe cómo actúa la batería. El modelo está basado en el utilizado por Energy Plus, modificándolo para tener en cuenta los efectos de la variación de los caudales de agua y de aire. La implementación del modelo permite tener una aproximación de los datos de baterías que no están disponible en los catálogos, pudiendo así tener una idea más clara del funcionamiento para un punto concreto. Para la comprobación de la validez de los resultados que aporta el modelo, se ha ensayado con los datos del catálogo de fan-coils de los modelos 42DW de Carrier. Finalmente se concluye que los resultados son suficientemente satisfactorios para una simulación sencilla y como aproximación de los resultados que se pudieran ensayar en una batería real.
Desarrollo de una herramienta de análisis de compresores centrífugos basada en CFD
(2025-07) García Trigos, Jesús; González-Almenara, Rafael; Crespi, Francesco Maria
En este trabajo se lleva a cabo el diseño y análisis de un turbocompresor centrífugo mediante simulación CFD utilizando el entorno ANSYS CFX, con el objetivo de establecer una metodología que sirva de referencia para futuros estudios orientados al diseño, validación y optimización de turbomáquinas mediante herramientas de simulación. El proceso comienza con la generación del modelo unidimensional del rodete en ANSYS Vista CCD, a partir del cual se desarrolla la geometría tridimensional con BladeGen. Posteriormente, se realiza el mallado de la geometría empleando ANSYS TurboGrid, aplicando diferentes herramientas del software que permiten mejorar la calidad de la malla. A continuación, se utiliza el módulo Performance Map, con el apoyo de Microsoft Excel, para la generación y tratamiento del mapa de rendimiento del compresor. La configuración del modelo se establece mediante CFD-Setup, definiendo las condiciones de contorno y los parámetros principales para la simulación posterior. Esta metodología se aplica de forma automatizada con el fin de simular diferentes diseños, variando parámetros como el número de álabes o el ángulo de salida del rodete. Finalmente, se emplea CFD-Post para el postprocesado de los datos obtenidos, incluyendo el análisis global del rendimiento del rodete y la influencia de distintas configuraciones geométricas.
Cálculo de tensiones residuales en piezas fabricadas por impresión 3D y recubiertas por PVD
(2025-07) Rivera Díaz, Enrique; Hernández-Saz, Jesús; Rodríguez Mariscal, José Daniel
El presente estudio tiene como objetivo la evaluación de las tensiones residuales existentes en recubrimientos metálicos fabricados mediante deposición física de vapor, así como la optimización del proceso del proceso de cálculo de estas tensiones. Para ello se es necesaria la aplicación de la metodología FIB-DIC, una metodología de ensayo semidestructivo que provoca un alivio de tensiones en la superficie de la pieza mediante la eliminación de material y posteriormente mide las deformaciones que han ocurrido durante este proceso en un software preparado para ello, en este caso, NCORR, desarrollado por J.Blaber en el Instituto de Tecnología de Georgia. Para el cálculo posterior de las tensiones residuales se emplea un análisis de las Autodeformaciones (Eigenstrain). Se evaluarán recubrimientos de Acero Inoxidable SS316 y de una aleación de Ti6Al4V sobre un sustrato de Silicio.
Diseño paramétrico de refuerzo de habitáculo de coche para turismos de competición
(2025) Macías García, Diego; Fernández de la Puente Sarriá, Arturo
Este proyecto tiene como objeto la creación de un asistente para el diseño de refuerzos del habitáculo de turismos de competición, a los que nos referiremos como jaulas antivuelco. Este asistente permitirá la creación de modelos 3D de dicha jaula, para cualquier vehículo de los grupos N, A (y extensiones) y R-GT, ya que el diseño se ciñe a las directrices del Anexo J Artículo 253-8 (FIA SPORT - Technical Department 2020) de la Normativa técnica de la FIA (Federación Internacional del Automóvil). Con el asistente se busca garantizar que cualquier diseño creado, pueda ser homologado bajo los estándares de seguridad de la FIA, recogidos en la normativa para la homologación (FIA SPORT - Technical Department 2021). Se realizarán, en la fase de diseño, varios ensayos sometiendo a la jaula a cargas para ver su comportamiento ante accidentes. Gracias a la parametrización del diseño, con unas pocas medidas que se tomen en el vehículo, y sean procesadas por el asistente de diseño, se obtendrá un modelo seguro de la jaula antivuelco del vehículo de estudio. El asistente tendrá una interfaz sencilla, además, para evitar confusiones, al cliente se le entregaría un manual de usuario, accesible para cualquier trabajador, con conocimientos técnicos o no. Además, en un posterior, se podría crear un manual de desarrollador, enfocado a un personal con conocimientos técnicos, para que bajo su criterio el asistente sea mejorado.
Implementación de un sistema de energía minieólica en la provincia de Toledo
(2024-11-26) Ruiz Vargas, Álvaro; Morón Romero, María del Carmen
Mediante este trabajo se han pretendido explorar las potencialidades de la energía minieólica, mediante el estudio de caso aplicado a una región de alto interés en la península ibérica, como lo es la Provincia de Toledo. Para realizar ese estudio se realizó una extensa revisión bibliográfica, relacionada con los fundamentos técnicos que caracterizan el proceso de conversión de energía eólica a energía eléctrica, se han utilizado herramientas como el software Global Wind (GWA), evaluado aspectos como la velocidad del viento, la viabilidad económica, el impacto ambiental de la tecnología propuesta, y la aplicación de dichos fundamentos a sectores selectos de la región a estudiar. El desarrollo de este potencial se encuentra relativamente rezagado con respecto a otras regiones de la comunidad autónoma de Castilla – La Mancha, a la cual Toledo pertenece. Se pretende por tanto que este trabajo permita el desarrollo de iniciativas colectivas como alternativa al desarrollo de este potencial por parte del sector privado, que complemente y apoye el cumplimiento de las metas de generación de energía sostenible previstas por la Comunidad Autónoma. Adicionalmente, el desarrollo autogestionado de energías alternativas en la región de Toledo puede tener efectos positivos en el control del proceso de despoblación de la provincia, al propiciar la consolidación del arraigo en la población autóctona. Por lo tanto, el estudio y redacción de este trabajo se centra en evaluar la viabilidad técnica, económica y ambiental de implementar sistemas de energía minieolica en sectores rurales de la provincia de Toledo, con el objeto de contribuir al desarrollo sostenible y la mejora de la calidad de vida en áreas rurales de la misma provincia.
Sistema de frenado para aerogenerador
(2024-07) Hidalgo Lázaro, Carlos; Muñoz Redondo, Manuel
El objetivo de este proyecto consiste en diseñar y calcular el sistema de frenado para la detención del rotor de un aerogenerador Gamesa G90, para ello se realizará un análisis de varios sistemas de frenado. A partir de este análisis se determinará el sistema más adecuado para dicha aplicación y una vez definido el sistema de frenado a utilizar se procederá al desarrollo y cálculo del mismo. La meta de este proyecto es conseguir diseñar, dimensionar y calcular todos los elementos del sistema de frenado del aerogenerador, entre los que están el tipo de freno desarrollado y sus componentes internos, los materiales utilizados y el sistema de accionamiento. Para la realización del proyecto será necesario adoptar diferentes criterios e hipótesis justificadas que afectarán tanto al diseño como al cálculo y desarrollo del sistema de frenado y serán reflejadas en su correspondiente documento.
Diseño de una instalación solar fotovoltaica de autoconsumo de 100 kW
(2023-10) Estepa Montero, Francisco David; Morón Romero, María del Carmen
En este proyecto se realiza el diseño de una instalación solar fotovoltaica, el proyecto se ubica en Ctra. El Rubio - Aguadulce km. 0,2, 41568 Rubio (El), Sevilla. El sistema generador consta de 612 módulos fotovoltaicos, modelo ATERSA A-450M GS con tecnología PERC y 450 W de potencia nominal, resultando una potencia pico total de 275,40 kWp. Los módulos se instalarán en una configuración COPLANAR SUR, lo que maximiza la energía anual generada. En cuanto al sistema de conversión se tienen 2 inversores SMA STP-110-60 de 110 kW de potencia nominal, limitados a 50 kW. Resultando una potencial nominal total de 100 kW. EL sistema de interconexión está Aislado con polietileno reticulado con aislamiento RV-K 0,6/1KV, normalizado según la norma UNE 21123, con conductor de aluminio. Se trata de una instalación eléctrica de autoconsumo con compensación de excedentes. Para realizar los distintos cálculos del proyecto se utiliza el software PVsyst.
Identificación de aeronaves mediante red neuronal programada en MATLAB
(2023-07-26) Rodríguez Vázquez, Sebastián; Molina Becerra, Mónica
En este trabajo se busca la iniciación en el amplio mundo de la Inteligencia Artificial, así como la adquisición de un conocimiento teórico y práctico básico que actúen como marco de desarrollo futuro de habilidades más específicas en este ámbito. Para ello, se ha investigado desde el inicio de esta tecnología, hasta las aplicaciones más actuales en las que empieza a descatar y despertar un interés generalizado. Como puesta en práctica de lo aprendido, se propone la creación de una red neuronal convolucional que permita la identificación de un conjunto de aeronaves a determinar, a partir de imágenes de estas. Dicha red, se creará con la ayuda del módulo “Deep Network Designer” de MATLAB.
Dispositivo empotrado para traducción de lenguaje de signos usando técnicas ML/DL
(2023-07-26) Moreno Ordoñez, Santiago; Luna Perejón, Francisco; Muñoz Saavedra, Luis
En este trabajo de fin de grado se va a explicar el desarrollo de un sistema de reconocimiento del lenguaje de signos utilizando técnicas de Machine Learning (ML), Deep Learning(DL) y visión por computadora. El objetivo principal de este proyecto es diseñar e implementar un programa que permita capturar y clasificar imágenes, en este caso, que contengan los gestos de las manos que corresponden a el abecedario del lenguaje de signos inglés. Para ello, se emplea una red neuronal convolucional para el entrenamiento y la clasificación de las imágenes capturadas con una cámara. Además, se hará uso de una Raspberry Pi junto con una cámara y un display para ejecutar el programa y mostrar los resultados en un entorno visual. Los resultados obtenidos demuestran una alta precisión en el reconocimiento de las letras del lenguaje de signos, lo que valida la eficacia del sistema propuesto.
Diseño de una instalación fotovoltaica sobre cubierta conectada a red
(2023-07-21) González González, Javier; Morón Romero, María del Carmen
Este proyecto es el diseño de una instalación fotovoltaica de generación eléctrica para autoconsumo de 20 kWp conectada a la red eléctrica, dispuesta sobre uno de los faldones de la cubierta de una nave industrial. Haciendo uso del software PVSYST, se han podido simular distintas opciones de instalación hasta elegir la más conveniente, siendo esta la coplanar. Luego de escoger la configuración se realizaron los cálculos eléctricos correspondientes de cableado y componentes de la instalación, teniendo en cuenta la normativa aplicable además de realizar un presupuesto y análisis económico para ver la rentabilidad de la instalación.
Análisis y diseño de un modelo estratégico para carreras de F1
(2023-05) González Morcillo, Andrés; Perea Rojas-Marcos, Federico
El propósito de este proyecto consiste en crear un modelo de programación lineal entera mixta que pueda ser utilizado por los equipos de Fórmula 1 para determinar la mejor estrategia de carrera. El modelo considerará varios parámetros, como la degradación de los neumáticos basada en datos de tiempos por vuelta de la temporada 2020/2021 de la Fórmula 1, y también el reglamento actual de la Federación Internacional del Automóvil (FIA). Aunque el modelo no tendrá en cuenta la presencia de otros competidores, determinará cuándo debe ingresar el coche a boxes para completar la carrera en el menor tiempo posible. Para evaluar la precisión del modelo, se compararán sus resultados con los de carreras reales.
Transformación y valorización energética de los residuos urbanos
(2022-07) Campins Benítez, Inmaculada Concepción; Morón Romero, María del Carmen
En este proyecto se valoran algunas alternativas sostenibles para el tratamiento de residuos sólidos urbanos. La primera estudia el empleo de una planta de incineración de residuos mientras que la segunda evalúa la posibilidad de obtener energía y biocombustibles de aquellas fracciones de residuos que no sean útiles en la incineración, como es el caso de la materia orgánica. Tras esto se analiza la posibilidad de que ambas propuestas pudiesen sumarse a la economía circular y, finalmente, que implicaría su implementación en el medio ambiente.
Estudio del efecto de la fricción en el movimiento de proyectiles y osciladores
(2021) García Luna, Manuel Jesús; Sánchez-Rey, Bernardo; Quintero, Niurka R.
El rozamiento es un fenómeno que si bien en la vida diaria pasa desapercibido, en la ingeniería es crucial. Desde elevar una carga usando poleas hasta el vuelo de un avión, el rozamiento está presente como forma de disipación de energía condicionando y limitando cuál es la solución óptima. Por tanto, su estudio no es trivial y se remonta varios siglos atrás. Es ya en el siglo XV, con Leonardo da Vinci, con quien vemos el primer escrito acerca de este fenómeno. Da Vinci ya dedujo las leyes que determinan el movimiento de un bloque rectangular que desliza sobre una superficie horizontal, sin embargo este estudio pasó desapercibido. No es hasta dos siglos después, en 1699, cuando Guillaume Amontons enuncia sus conclusiones al respecto, a saber, que la fuerza de rozamiento se opone al movimiento, que la fuerza de rozamiento es proporcional a la fuerza normal que ejerce el plano sobre el cuerpo y que el rozamiento no depende del área de contacto. Amontons realizó varios experimentos en los que medía la fuerza necesaria para acercar dos cuerpos para distintos niveles de carga, forma y planos sobre los que se apoyaban. Algunos materiales sobre los que realizó su estudio fueron el cobre, la madera y el hierro, para los que probó distintas combinaciones de carga y a los que untaba con grasa de cerdo fundida, que por aquel entonces era el lubricante que se usaba para reducir la fricción y el desgaste. Amontons descubrió que la resistencia debida a la fricción cuando las superficies están lubricadas con grasa de cerdo fundida es la misma para distintos materiales, llegando a reducirse como máximo hasta un tercio de la fuerza normal. Definió así la fuerza de rozamiento como la fuerza necesaria que hay que aplicar sobre un cuerpo para que este supere las rugosidades superficiales. Para superficies rígidas estipuló que la fuerza de rozamiento era proporcional al peso del objeto. Para el caso de las superficies no rígidas concluyó que el rozamiento que experimenta un cuerpo es proporcional al desplazamiento del mismo, similar al coeficiente de elasticidad de los muelles. Más tarde, en el siglo XVIII, Charles Augustin Coulomb llevó a cabo varios experimentos a petición de la ´ Academie Royale des Sciences ´ con la premisa de encontrar leyes y datos sobre la fricción en un entorno más práctico. Los materiales que estudió fueron los empleados en las máquinas de la época como la madera de roble, pino y olmo, los metales, concretamente el hierro y el cobre, así como los contactos de materiales heterogéneos como el de madera-metal. Coulomb realizó más de cien experimentos, llegando a hacer más de mil mediciones, entre las cuales a veces podría haber dilatados tiempos de espera de semanas solo para obtener resultados validos. Dependiendo de los experimentos, algunos respaldaban las leyes de Amontons y en otros descubrió que por ejemplo, el coeficiente de rozamiento es independiente de la velocidad de deslizamiento para una amplia variedad de condiciones de deslizamiento. Estos ensayos le sirvieron para constatar que las leyes propuestas por Amontons eran insuficientes. Es por ello que propuso nuevas interpretaciones físicas como la dependencia de la fricción de la cohesión superficial, la deformación superficial o el entrelazamiento de las fibras de madera para explicar varios resultados. A pesar de todo esto, Coulomb no llegó a introducir ningún coeficiente de fricción teórico ni redactó ninguna ley universal en lo referente a la fricción. La teoría que el desarrolló se basaba en resultados empíricos, permitiendo así su discusión sobre el uso de la relación entre la fuerza normal y la de rozamiento propuestos anteriormente. El primer enfoque matemático relativo a la fricción fue llevado a cabo por Bernard Forrest de Belidor en 1737 y más tarde por Leonhard Euler en 1750. Belidor propone modelar las asperezas superficiales como esferas unidas a las dos superficies en contacto. A través de este planteamiento concluyó que la relación entre la fuerza de rozamiento y la normal es independiente del número de asperezas superficiales. Este modelo, gracias a su gran simplicidad, ha sido ampliamente usado en el campo de la tribología hasta hace poco. Euler, basándose en la resistencia geométrica teórica de las interacciones de las asperezas piramidales entre dos superficies, desarrolla un enfoque más analítico y acuna los términos de fricción estática y fricción dinámica. De esta forma Euler fue el primero en establecer los términos de coeficiente de rozamiento y ángulo de rozamiento que usamos hoy en día. Para más información consúltese [4]. Tras este breve resumen de los fundamentos del rozamiento desde que se concibieron hasta varios siglos después, es el objetivo de este trabajo fin de estudios ahondar en algunos aspectos más concretos. De esta forma en el capítulo 2 se estudiara un tipo diferente de rozamiento al presentado a lo largo de esta introducción, el viscoso, aplicado al movimiento de un oscilador armónico simple. En el capítulo 3 se retomará el estudio del oscilador armónico pero ahora sometido a la influencia del rozamiento superficial. Posteriormente, en el capítulo 4, se verá el efecto del rozamiento viscoso pero ahora aplicado a un proyectil. Finalmente en el capítulo 5 se ilustrará una aplicación práctica de lo aprendido en el capítulo anterior como es la influencia del rozamiento en la propagación de los virus. También se ha incluido un apéndice en el que se recogen todos los programas utilizados en las simulaciones numéricas a lo largo de esta memoria.

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